張福杰，馮知正，郭 鐵

(1.國電沈西熱電廠，沈陽 110141；2.國電龍源節(jié)能技術有限公司，北京 100039)

0 引 言

汽輪機具有純凝和抽汽供熱兩種工況,所述汽輪機的抽汽供熱端設置在鍋爐再熱器出口至中壓主汽閥之間的再熱熱段管道上,兩個中壓調節(jié)閥分別設置在兩條并列的再熱熱段管道上;所述汽輪機由純凝工況切換到抽汽供熱工況運行時,兩個中壓調節(jié)閥采用順序閥配汽方式依次逐漸關閉,調節(jié)汽輪機抽汽供熱壓力.如此,提高中壓調節(jié)閥的調節(jié)性能,使得在供熱抽汽過程中,汽輪機再熱熱段的壓力穩(wěn)定在供熱抽汽壓力范圍內,保證穩(wěn)定性、安全性、節(jié)能減排[1]。

從系統(tǒng)角度來看，汽輪機系統(tǒng)的再熱冷段和再熱熱段一般都稱為高排側，從高壓缸排汽口到汽輪機的再熱主汽門之間任何管道上抽汽，對汽輪機來說，系統(tǒng)的影響都是一樣的。高排冷段和再熱熱段的蒸汽溫度，以及鍋爐設備中各部分再熱器管道上的蒸汽溫度均存在差別的，因此，抽汽點具體位置應根據溫度進行選取，也可以選擇再熱熱段和冷段抽汽混合后，在對外進行供熱。

設計過程中，機組的負荷和轉速一般都是由高壓調門控制，通常情況下機組中壓調門不參與調節(jié)或者進行輔助性的調節(jié)，設計時在數字電液控制系統(tǒng)(DEH)中，設置了高壓調門的流量特性曲線及反饋邏輯。汽輪機的中壓調門，一般情況下不設置相應的流量特性曲線，與高壓調門保持邏輯對應關系，故常規(guī)不采用自動控制邏輯。因此為了保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，中壓調門建議采用手動調節(jié)的方式進行控制。

在采用熱再抽汽時，需要對中調門進行必要的強度校核。

1 熱再抽汽的本體可靠性評估

1.1 中調門調節(jié)原理

機組原設計時，中調閥在機組低負荷下和啟動過程中進行調節(jié)，高負荷情況下，中壓調門的開度增大，其作用為整流來保持閥門穩(wěn)定性良好。一般來說，閥門穩(wěn)定的重要措施為盡可能減少汽流對閥桿和閥蝶的激振力，如圖1所示。

圖1 再熱閥門結構圖

在中調門可靠性設計方面，中調門應有以下設計特點：

(1) 閥蝶尺寸大，受汽流沖擊的面積大；

(2)在打開過程中，閥蝶、閥桿及閥桿套等關鍵部件完全暴露在汽流流動區(qū)域中，汽流在流動過程中產生的作用力直接作用在閥蝶和閥桿上，閥蝶等部件受汽流沖擊力大。

因此，中調門的調節(jié)性能需電廠通過現場試驗來確定，運行時需重點監(jiān)視中調門的振動情況、推力軸承瓦溫、低壓缸排汽溫度、且在調試過程中按照調節(jié)級級后壓力與高排調整抽汽壓力關系曲線進行調整高排壓力、此外還應該監(jiān)視軸振、瓦振、軸向位移等參數，確保機組安全、穩(wěn)定運行，有異常情況下迅速切回[2]。

從理論上來看，采用中調閥進行壓力控制調整，是能夠實現抽汽要求的。

1.2 中調門調節(jié)計算數據

汽輪機通過調節(jié)閥開度的變化，來調節(jié)功率和啟停的變化，進而改變進入汽輪機的蒸汽量及參數。中壓調節(jié)閥是汽輪機進汽系統(tǒng)的重要部件之一，其氣動性能直接影響整個汽輪機機組的經濟性。同時，實際運行中汽輪機的調節(jié)閥中閥體的也存在振動現象，類似閥桿斷裂、閥桿振動等事故直接影響了機組的安全運行。一般情況下，閥門中閥體振動的主要原因是調節(jié)閥內蒸汽汽流的不穩(wěn)定流動，流動的邊界與汽流流動的不穩(wěn)定流動與存在著非常密切的相關性[3]。蒸汽汽流的不穩(wěn)定流動使流體的流動無法有效控制，而蒸汽流動中產生的擾動向外擴散和不斷增長，影響閥門的安全性和穩(wěn)定性。因此從經濟性和安全性的角度來看，分析和研究機組中壓調節(jié)閥的內部流場，從而優(yōu)化閥門的氣動性能，穩(wěn)定汽流和減小流動損失，設計出汽動性能良好的調節(jié)閥并進一步提高調節(jié)閥的流動效率和運行的安全性，對于廠家和發(fā)電企業(yè)都有著重要的意義[4]。

2 中壓調節(jié)閥流場計算及汽流激振力分析

為了對中壓調節(jié)閥的調節(jié)安全性及可靠性機型分析，運用了先進的三維計算軟件對該機型的中調門進行了流場計算與汽流激振力分析。

計算結果表明，以上工況下流場計算各參數均在安全范圍內。以下為具體計算過程及結果。

2.1 幾何模型

幾何模型如圖2所示。

圖2 再熱閥門幾何模型圖

2.2 網格劃分

網格劃分如圖3所示。

圖3 再熱閥門網格圖

2.3 熱態(tài)計算結果

流場計算結果(抽汽工況)，如圖4所示。

圖4 再熱閥門馬赫圖

2.4 熱態(tài)計算結果

流場計算結果(抽汽工況)，如圖5所示。

圖5 再熱閥門流線圖

2.5 瞬態(tài)計算結果

汽流激振力CFX，如圖6所示。

圖6 再熱閥門汽流激振力圖

計算結果表明，以上工況下流場計算各參數均在安全范圍內。

3 結束語

從以上計算分析可以看出，電廠低負荷實現供熱要求，采用120 MW負荷熱段抽汽340 t/h，在機組目前情況下，采用中調閥進行壓力控制調整是能夠實現的。機組進行此類供熱改造的時候，在具體布置時應增設的相應抽汽管道及閥門，同時結合電廠實際運行情況進行統(tǒng)籌考慮。在改造過程中，機組的正常檢修和正常運行都不應受到影響，以免留下隱患危及機組的運行安全。

熱再抽汽改造后，中壓調門參與調節(jié)，滿足340 t/h抽汽要求，應結合實際情況，采取可靠的中調門調整方案來保證機組安全。

綜上所述，采用中調閥進行壓力控制調整，來實現熱再抽汽方案，能夠滿足機組安全、穩(wěn)定運行。不利影響，因此，依據本計算分析研究結果，本研究機型機組中壓調閥抽汽是可行的。